自然環境中，微生物驅動的汞甲基化是汞生物地球化學循環中的重要環節，其中，嚴格厭氧微生物如硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵還原菌（FeRB）及產甲烷菌（methanogens）是汞生物甲基化的主導因素。然而，部分兼性厭氧菌和好氧菌等也具有汞甲基化的能力，且大多數被鑒定具汞生物甲基化的微生物也同時具降解甲基汞能力。這種甲基化與去甲基化的耦聯反應，決定了環境中甲基汞的凈產率。以往研究往往聚焦于甲基汞含量的凈增（減），而忽略了對這兩種耦聯作用的認知和綜合評估。

為此，西南大學重金屬生物地球化學循環研究團隊以三峽庫區消落帶土壤中分離篩選獲得的好氧及兼性厭氧汞甲基化能力菌株（熒光假單胞菌TGR-B2和惡臭假單胞菌TGR-B4）為研究對象，設置7%、14%和21%三種氧氣濃度，探究菌株的生長速率與甲基化效能，以期更加清晰全面的了解非嚴格厭氧微生物的汞甲基化過程。相關研究成果近期以“The efficiencies of inorganic mercury bio-methylation by aerobic bacteria under different oxygen concentrations”為題發表在國際環境類一區期刊《Ecotoxicology and Environmental Safety》（IF=6.291）。

研究結果表明：（1）兩菌株均具有好氧及兼性厭氧汞生物甲基化能力；（2）根據汞甲基化動力學分析，發現菌株的汞生物甲基化均具有“兩段式”特征，即產生甲基汞主導的第一階段，以及甲基汞去甲基化主導的第二階段。因此，我們推測好氧細菌對無機汞生物甲基化的可能機制為：（1）與受hgcA/B基因簇調控的厭氧細菌相比汞生物甲基化效率低；（2）汞生物甲基化可被視為一種被動的應激反應，這取決于細菌菌株自身的汞中毒閾值和甲基汞耐受閾值。

左圖 不同iHg水平下P.fluorescensTGRB2和P.putidaTGRB4的甲基汞含量和生長曲線的變化。（A）B2-Hg0、B4-Hg0和對照NB-Hg0；（B）B2-Hg100、B4-Hg100和對照NB-Hg100；（C）B2-Hg500、B4-Hg500和對照NB-Hg500；

右圖 不同氧條件下P.fluorescensTGRB2和P.putidaTGRB4的甲基汞含量和生長曲線的變化。（A）B2-O₂-7、B4-O₂-7和對照NB-O₂-7；（B）B2-O₂-14、B4-O₂-14和對照NB-O₂-14；（C）B2-O₂-2、B4-O₂-21和對照NB-O₂-21。

不同氧濃度下P.fluorescensTGRB2和P.putidaTGRB4的iHg甲基化動力學特征。（A）B2-O2-7、B2-O2-14和B2-O2-21；（B）B4-O2-7、B4-O2-14和B4-O2-21。

注：B2-O2-7、B2-O2-14和B2-O2-21分別表示在三個實驗氧濃度水平下接種TGRB2；B4-O2-7、B4-O2-14和B4-O2-21分別指示在三個實驗氧濃度水平下接種TGRB4

第一作者：曹丹（2017級碩士生）

通訊作者：申鴻教授；王定勇教授

通訊單位：西南大學

論文DOI：10.1016/j.envpol.2021.118449

論文全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111538

（重金屬地球化學循環團隊/供稿）